ISSN:
0044-8249
Keywords:
Chemistry
;
General Chemistry
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Chemistry and Pharmacology
Notes:
Die Beziehung zwischen Struktur und Aktivität von Enzymen kann heute erstmals durch systematische Veränderung der Proteinstruktur analysiert werden. Die rapide Entwicklung der DNA-Rekombinations-Techniken einerseits und die Erarbeitung leistungsfähiger Methoden zur chemischen Synthese von DNA-Fragmenten andererseits ermöglichen es, auf einfache Weise Proteine durch spezifische Mutation der entsprechenden Gene gezielt zu verändern. Die kinetische Analyse von Mutanten-Enzymen und die durch hochauflösende Röntgen-Kristallographie erhaltenen Befunde lassen direkt Rückschlüsse auf die Beziehung zwischen Struktur und Funktion zu. Insbesondere können jetzt Enzym-Substrat-Wechselwirkungen und deren Bedeutung für Katalyse und Spezifität detailliert untersucht werden. Den gezielten Austausch einer oder mehrerer Aminosäuren eines Proteins - eine „ortsspezifische Mutagenese“ („site-directed mutagenesis“) führten wir exemplarisch zur Analyse der Struktur-Funktions-Beziehung an der Tyrosyl-tRNA-Synthetase aus Bacillus stearothermophilus durch; dabei konzentrierten wir uns auf das Studium der Rolle der Wasserstoffbrückenbindungen für Substratspezifität und Katalyse. Die Bindung von Tyrosin und ATP kann nur unter Berücksichtigung der Austauschreaktion mit den Wassermolekülen der Hydrathülle verstanden werden. Diese Tatsache und die Kenntnis der detaillierten Struktur ermöglichten es uns, ein Enzym mit erhöhter Substrataffinität maßzuschneidern. Durch ein solches „Protein-Engineering“ können Enzyme mit neuen Spezifitäten, Aktivitäten und Struktureigenschaften gewonnen und direkte Einblicke in die Art und Weise der Enzymkatalyse erhalten werden. Wir fanden beispielsweise, daß die Katalyse der Bildung von Tyr-AMP aus Tyr und ATP hauptsächlich auf elektrostatischen Kräften und Wasserstoffbrückenbindungen beruht, die im Übergangszustand stärker als im Grundzustand sind - ein „strain“-Mechanismus also und weniger eine Säure-Base-Katalyse oder eine kovalente Katalyse.
Additional Material:
5 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/ange.19840960704
